(57)【要約】【課題】  より低温でのプラスチック処理を可能とし装置の大型化を防止する。【解決手段】  反応器４内でプラスチックを水熱反応により分解処理する。反応器４内に酸素またはオゾンを供給する供給機構５を有する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応器内でプラスチックを水熱反応により分解処理するプラスチック処理装置であって、
前記反応器内に酸素またはオゾンを供給する供給機構を有することを特徴とするプラスチック処理装置。
【請求項２】
請求項１記載のプラスチック処理装置において、
前記酸素またはオゾンの供給は、空気の供給により行われることを特徴とするプラスチック処理装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のプラスチック処理装置において、
前記分解処理された水熱反応処理物を湿式酸化処理する酸化処理部を備えることを特徴とするプラスチック処理装置。
【請求項４】
請求項３記載のプラスチック処理装置において、
前記酸化処理部には、酸化反応を促進する触媒が配設されていることを特徴とするプラスチック処理装置。
【請求項５】
請求項３または４記載のプラスチック処理装置において、
前記酸化処理部への酸素供給は、空気の供給により行われることを特徴とするプラスチック処理装置。
【請求項６】
請求項３から５のいずれかに記載のプラスチック処理装置において、
前記湿式酸化処理された酸化処理物にアルカリを添加するアルカリ添加部を備えることを特徴とするプラスチック処理装置。
【請求項７】
反応器内でプラスチックを水熱反応により分解処理するプラスチック処理方法であって、
前記反応器内に酸素またはオゾンを供給する供給工程を有することを特徴とするプラスチック処理方法。
【請求項８】
請求項７記載のプラスチック処理方法において、
前記酸素またはオゾンの供給を、空気の供給により行うことを特徴とするプラスチック処理方法。
【請求項９】
請求項７または８記載のプラスチック処理方法において、
前記分解処理された水熱反応処理物を湿式酸化処理する酸化処理工程を有することを特徴とするプラスチック処理方法。
【請求項１０】
請求項９記載のプラスチック処理方法において、
前記酸化処理工程では、触媒により酸化反応を促進させることを特徴とするプラスチック処理方法。
【請求項１１】
請求項９または１０記載のプラスチック処理方法において、
前記酸化処理工程での酸素供給は、空気の供給により行われることを特徴とするプラスチック処理方法。
【請求項１２】
請求項９から１１のいずれかに記載のプラスチック処理方法において、
前記湿式酸化処理された酸化処理物にアルカリを添加するアルカリ添加工程を有することを特徴とするプラスチック処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチックの処理方法及びプラスチック処理装置に関し、特に、廃プラスチックの処理に用いて好適なプラスチックの処理方法及びプラスチック処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
塩ビ（塩化ビニール）やポリエチレン、ポリプロピレン等のプラスチック廃棄物は、焼却により処理することが主流であるが、近年では超臨界水を用いた処理技術が開発されている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−３２６５２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述したような従来技術には、以下のような問題が存在する。
プラスチックを焼却処理した場合、塩ビに含まれる塩素によりダイオキシンの発生や装置の腐食が問題となってしまう。
また、超臨界水を用いたプラスチック処理の場合には、高温・高圧の条件（例えば４００℃、３０ＭＰａ）が必要であり、装置の大型化を招いてしまう。さらに、塩ビに含まれる塩素により塩酸が生成されてしまうため、配管等の装置構成材料が腐食されるという問題も生じる。  
【０００４】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、より低温でのプラスチック処理が可能で装置の大型化を防止できるプラスチック処理装置及びプラスチック処理方法を提供することを目的とする。
【０００５】
また、本発明の別の目的は、プラスチック処理に際して装置の腐食を抑制できるプラスチック処理装置及びプラスチック処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために本発明は、以下の構成を採用している。
本発明のプラスチック処理装置は、反応器内でプラスチックを水熱反応により分解処理するプラスチック処理装置であって、前記反応器内に酸素またはオゾンを供給する供給機構を有することを特徴とするものである。
また、本発明のプラスチック処理方法は、反応器内でプラスチックを水熱反応により分解処理するプラスチック処理方法であって、前記反応器内に酸素またはオゾンを供給する供給工程を有することを特徴とするものである。
【０００７】
無酸素の状態でプラスチックを分解して液状化するには４００℃程度の高温環境が必要であったが、酸素またはオゾンを供給（投入）された状態では２００℃程度で高分子のプラスチックを低分子（液体）の有機物まで分解できる。従って、本発明のプラスチック処理装置及びプラスチック処理方法では、より低温の環境でプラスチック処理が可能となり、装置の大型化を防止することができる。また、低分子化の過程では、例えば塩素の結合基が切断されてプラスチックの脱塩素化が進んで無公害化が図られることから取り扱い性も向上させることができる。
【０００８】
供給機構、供給工程における酸素の供給は、空気の供給により行われることが好適である。
この場合、酸素ガスまたはオゾンガスを別途用意する必要がなくなり、処理のコスト低減に寄与することが可能になる。
【０００９】
本発明では、前記分解処理された水熱反応処理物を湿式酸化処理する酸化処理部を備える構成も採用可能である。
また、本発明では、前記分解処理された水熱反応処理物を湿式酸化処理する酸化処理工程を有する手順も採用可能である。
これにより、本発明では、分解処理物が酸化反応することにより、処理物中の有機物をさらに分解することができる。
また、湿式酸化処理においては、触媒により酸化反応を促進させる構成も好適に採用できる。これにより、酸化反応が効率的に行うことが可能となる。
【００１０】
前記酸化処理部への酸素供給または前記酸化処理工程での酸素供給は、空気の供給により行われることが好ましい。
この場合、酸素ガスを別途用意する必要がなくなり、処理のコスト低減に寄与することが可能になる。
【００１１】
本発明のプラスチック処理装置では、前記湿式酸化処理された酸化処理物にアルカリを添加するアルカリ添加部を備える構成も採用可能である。
また、本発明のプラスチック処理方法では、前記湿式酸化処理された酸化処理物にアルカリを添加するアルカリ添加工程を有する手順も採用可能である。
これにより、本発明では、プラスチックの低分子化時に生じた酸を中和することができ、酸に基づく酸性度の上昇を抑制でき、装置の腐食を抑制できる。また、処理液を下水道に放流することが可能になり、産廃処理等に費用が嵩むことを防止することも可能になる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、より低温の環境でプラスチック処理が可能となり、ダイオキシンを発生させることなく装置の大型化を防止することができる。また、本発明では、プラスチックの脱塩素化が進んで無公害化が図られることから取り扱い性も向上させることが可能になる。さらに、本発明では、酸に基づく酸性度の上昇を抑制でき、装置の腐食を抑制できるとともに、処理液を下水道に放流することが可能になり、産廃処理等に費用が嵩むことを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明のプラスチック処理装置及びプラスチック処理方法の実施の形態を、図１ないし図４を参照して説明する。
図１は、プラスチック処理装置の概略的な構成図である。
このプラスチック処理装置１は、破砕機２、水供給機構３、ポンプＰ、水熱反応器（反応器）４、エア供給機構（供給機構）５、湿式酸化装置（酸化処理部）６、気液分離装置７、アルカリ添加装置（アルカリ添加部）８を主体に構成されている。
【００１４】
処理対象の廃プラスチックとしては、例えば、医療廃棄物（医療用手袋、注射容器など）などに含まれる産業廃棄物系のプラスチック、家庭ゴミを含む一般廃棄物系のプラスチックなどが挙げられる。その材質としては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニール（ＰＶＣ）、ポリエーテルサルポン（ＰＥＳ）、メタクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリスチレン（ＰＳ）、アクリルニトリルブタジエンスチレン樹脂（ＡＢＳ）、アクリルニトリルエスチレンプロピレンゴムスチレン樹脂（ＡＥＳ）、アクリルニトリルスチレン樹脂（ＡＳ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリカボネイト（ＰＣ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリフッ化ビニール（ＰＶＦ）、ポリプロビレニ樹脂（ＦＲＰ）などが挙げられる。
【００１５】
破砕機２は、廃棄物としてのプラスチックをせん断圧縮する等により所望の大きさ（例えば粒度５００μｍ程度以下）に細かく破砕するものである。破砕機２としては、ミル等の公知の様々な装置が適用可能であり、一段式でもよく、粉砕処理を複数回繰り返す多段式であってもよい。水供給機構３は、破砕機２で破砕されて送出ラインＬ１により水熱反応器４に送出されるプラスチックに対して水（及びアルカリとしてのＮａＯＨ（水酸化ナトリウム））を供給するものである。
ポンプＰは、送出ラインＬ１に介装され、破砕機２から送出された破砕プラスチック及び水供給機構３から供給された水及びＮａＯＨを水熱反応器４に送り出す構成となっている。
【００１６】
水熱反応器４は、圧力容器からなり、図示しないヒータ等を備えており、送出ラインＬ１で送出されたプラスチックを、亜臨界水条件下、具体的には温度２００〜２８０℃、圧力２〜１０ＭＰａの条件下での水熱反応によって組成分解（加水分解）するものである。分解処理物は、送出ラインＬ２を介して湿式酸化装置６へ送出される。
【００１７】
また、水熱反応器４には、供給ラインＬ３を介してエア供給機構５が接続されている。
エア供給機構５は、供給ラインＬ３を介して水熱反応器４内にエアを供給するとともに、送出ラインＬ２及び当該送出ラインＬ２に接続された供給ラインＬ４を介して湿式酸化装置６にエアを供給する構成となっている。
【００１８】
湿式酸化装置６は、処理物が投入される処理槽内に、エア供給機構５から供給された酸化剤としてのエアを導入して処理物に含まれる物質を酸化反応させるものである。湿式酸化装置６（の処理槽）内には、酸化反応を促進させるための触媒（図示せず）が充填（配設）されている。充填される触媒としては、ルテニウム、白金等の貴金属類を用いることができる。湿式酸化装置６で酸化処理された処理物は、送出ラインＬ５を介して気液分離装置７へ送られる。
【００１９】
気液分離装置７は、送出ラインＬ５を介して送出された処理物を気液分離して気体分（気相）を排出ラインＬ６から排出するとともに、液体分（液相）を排出ラインＬ７から排出するものである。この排出ラインＬ７には、供給ラインＬ８を介してアルカリ添加装置８が接続されており、アルカリ添加装置８からアルカリとしてＮａＯＨが供給される構成となっている。
【００２０】
上記構成のプラスチック処理装置１により廃プラスチックを処理する方法について説明する。
破砕機２で細かく破砕されたプラスチックは水及びＮａＯＨと混合され、ポンプＰの駆動により水熱反応器４に送出される。水熱反応器４においては、水とプラスチックの混合物にエアが給気され、エア中の酸素により例えば炭素の結合基が切断されることで、高分子のプラスチックは低分子（液体）の有機物に分解される。
また、予め廃プラスチックにはＮａＯＨが添加されているため、プラスチックの低分子化時に生じる酸に基づく酸性度の上昇が抑制され、装置の腐食が抑制される。
【００２１】
図２には、ポリエチレンに対して水熱処理する際の処理温度とプラスチック減少率との関係が示され、図３には、ポリプロピレンに対して水熱処理する際の処理温度とプラスチック減少率との関係が示される。また、図４には、ポリスチレンに対して水熱処理する際の処理温度とプラスチック減少率との関係が示される。これらの図においては、いずれも処理時間１０分で水熱反応器４内に空気を導入した場合（すなわち酸素を導入した場合）と、導入しない場合（すなわち酸素を導入しない場合）との関係が示されている。
【００２２】
これらの図に示されるように、水熱反応器４に酸素を導入しない場合には処理温度が３５０℃以下ではプラスチックが減少（分解）しないため、例えばポリプロピレンやポリスチレンでは４００℃程度の高温で処理する必要があるが、酸素を導入した場合には２００〜２８０℃の処理温度でプラスチックを減少させることが可能になる。
また、低分子化の過程では、例えば塩素の結合基が切断されてプラスチックの脱塩素化が進んで無公害化が図られることから取り扱い性も向上することになる。
【００２３】
水熱反応器４の処理により液体となった有機物、水及び空気は、混合物の状態で送出ラインＬ２を介して後段の湿式酸化装置６へ供給される。この湿式酸化装置６には酸化反応（燃焼）を促進させる触媒が充填されているため、触媒の表面で空気と有機物、水が反応することで有機物の分解が進み、最終的には二酸化炭素、水、塩酸が生成される。これらの（燃焼）生成物は、送出ラインＬ５を介して気液分離装置７へ送出され、気体の二酸化炭素は排出ラインＬ６から大気中に排出される。
【００２４】
一方、湿式酸化反応による生成物の中、液体に対してはアルカリ添加装置８からアルカリとしてのＮａＯＨが供給され、酸（塩酸）と中和される。このように中和された液体及び水は、排出ラインＬ７を介して下水に放流される。
【００２５】
このように、本実施の形態では、水熱反応の際に酸素を供給する構成なので、亜臨界水条件下での、より低温の環境でプラスチック処理が可能となり、焼却処理を行う場合のようにダイオキシンの発生を抑えつつ装置の大型化を防止することができる。また、本実施の形態では、例えば塩素の結合基が切断されてプラスチックの脱塩素化が進んで無公害化が図られることから取り扱い性も向上させることが可能になる。
さらに、本実施の形態では、酸化処理に要する酸素を空気供給により付与しているので、酸素ガスを用いる場合に生じるコスト上昇や、ボンベ交換等の煩雑な作業を回避でき、作業性の向上にも寄与できる。
【００２６】
また、本実施の形態では、水熱反応で処理された処理物を湿式酸化処理するので、処理物中の有機物をさらに分解することができ、効果的なプラスチック分解処理を実現することが可能になる。加えて、本実施の形態では、プラスチックを一旦液体としているので、触媒を用いての湿式酸化処理が可能となり、より効率的な酸化分解が起こり、プラスチック（有機物）に対して低温での完全消滅処理が実現する。
【００２７】
また、本実施の形態では、酸化処理物にアルカリを添加する構成としているので、プラスチックを分解処理する過程で生じた塩酸等の酸を中和することができる。従って、本実施の形態では、酸に基づく酸性度の上昇を抑制でき、装置の腐食を抑制できる。また、処理液を下水道に放流することが可能になり、産廃処理等に費用が嵩むことを防止することも可能になる。
なお、水熱反応前に添加するアルカリや、気液分離後に添加するアルカリの投入量は、処理物に含まれる塩素の等モル以上であるのが好ましい。
【００２８】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００２９】
例えば、上記実施の形態では、空気供給により水熱反応器４内に酸素を送り込む構成としたが、これに限定されるものではなく、直接酸素ガスやオゾンガスを送り込む構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態を示す図であって、プラスチック処理装置の概略的な構成図である。
【図２】ポリエチレンに対して水熱処理する際の処理温度とプラスチック減少率との関係を示す図である。
【図３】ポリプロピレンに対して水熱処理する際の処理温度とプラスチック減少率との関係を示す図である。
【図４】ポリスチレンに対して水熱処理する際の処理温度とプラスチック減少率との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１…プラスチック処理装置、  ４…水熱反応器（反応器）、  ５…エア供給機構（供給機構）、  ６…湿式酸化装置（酸化処理部）、  ８…アルカリ添加装置（アルカリ添加部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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